Нормативное обеспечение определения параметров моделей нелинейного механического поведения грунтов с упрочнением

  • Авторы: Шарафутдинов Р.Ф.1,2
  • Учреждения:
    1. Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова
    2. Научно-исследовательский Московский государственный строительный университет
  • Выпуск: Том 14, № 1 (2023)
  • Страницы: 29-42
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://ered.pstu.ru/index.php/CG/article/view/3910
  • DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2023.1.03
  • Цитировать

Аннотация


Геотехнические модели нелинейного механического поведения грунтов с упрочнением широко используются в практике проектирования и реализованы в современных конечно-элементарных программных комплексах PLAXIS, MIDAS GTS NX, Z-Soil, Optum и др. Нормативные документы, хотя и предписывают выполнение расчетов оснований преимущественно с применением нелинейных моделей, однако ГОСТ не регламентируют определение их параметров. Основная причина заключается в том, что современные нелинейные модели, по сути, являются коммерческими продуктами разработчиков программного обеспечения, что не может быть стандартизировано. По этой причине специалистами АО «НИЦ “Строительство”» НИИОСП имени Н.М. Герсеванова разработан СТО 36554501-067-2021 «Лабораторное определение параметров нелинейного механического поведения грунтов с объемным и двойным упрочнением». Стандарт разработан на основе мирового опыта определения параметров моделей с использованием передового лабораторного оборудования для исследования свойств грунтов. В статье описаны основные наиболее значимые положения указанного стандарта. Так, взависимости от решаемой задачи введены четыре группы моделей: I - с объемным изотропным упрочнением (модель Soft Soil); II - объемным изотропным упрочнением и учетом реологических свойств (модель Soft Soil Creep); III - двойным изотропным упрочнением (модель Hardening soil); IV - двойным изотропным упрочнением и жесткостью при малых деформациях (модель Hardening soil with small strain). Приведены требования к видам и объемам испытаний, необходимых и достаточных для определения параметров моделей. В связи с тем что параметры моделей определяются исключительно по лабораторным испытаниям, СТО содержит требования по оценке качества образцов на основе измерения объемной деформации при приложении эффективного природного напряжения. Использование образцов плохого и очень плохого качества для определения параметров моделей не допускается. Показано, что степенной показатель m , отражающий зависимость жесткости грунта от напряженно-деформированного состояния в моделях III и IV групп, может быть получен на основе трехосных или одометрических испытаний и должен назначаться в зависимости от преобладающего вида деформаций в задаче (сжатие или сдвиг). Параметры жесткости при малых деформациях могут быть определены в полевых условиях (с использованием сейсмоакустических методов) или в лабораторных условиях (путем испытаний грунтов в резонансной колонке по ГОСТ Р 56353-2015, сейсмоакустических испытаний на образцах в камерах трехосного сжатия, оборудованных бендерными элементами или датчиками деформации на локальной базе). Разработанный СТО 36554501-067-2021 содержит требования по определению жесткости при малых деформациях в лабораторных условиях.

Полный текст

На сегодняшний день в практике геотехнического проектирования широко используются геотехнические модели нелинейного механического поведения грунтов с упрочнением (далее – модели) [1–5]. Подобные модели реализованы в современных конечноэлементарных программных комплексах (ПК) PLAXIS, MIDAS GTS NX, Z-Soil, Optum и др. Нормативные документы, хотя и предписывают выполнение расчетов оснований преимущественно с применением нелинейных моделей [6], однако государственные стандарты не могут в полном объеме регламентировать определение их параметров. Основная причина заключается в том, что современные модели, по сути, являются коммерческими продуктами разработчиков программного обеспечения [7]. В связи с этим методики определения параметров моделей описываются в стандартах организаций, одним из которых является СТО 36554501-067-2021 (далее – Стандарт). Стандарт организации устанавливает требования к определению параметров моделей, применяемых для геотехнических расчетов дисперсных грунтов с использованием геотехнических программных комплексов. Стандарт позволил систематизировать определение параметров моделей, а его применение повышает надежность геотехнических исследований и расчетов. Документ фактически является «мостиком» от инженера-изыскателя к инженеру-геотехнику. В настоящей статье приводятся особенности указанного Стандарта.

Об авторах

Р. Ф. Шарафутдинов

Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова; Научно-исследовательский Московский государственный строительный университет

Список литературы

  1. Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов. - Ростов: Изд-во Ростов. ун-та, 1989. - 608 с.
  2. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. Обзор. - М.: ВНИИС, 1985. - 72 с.
  3. Wood D.M. Soil behavior and critical state soil mechanics. - Cambridge university press, 1990.
  4. Roscoe K.H., Schofield, A.N., Wroth C.P. On the yielding of soils // Geotechnique. - 1958. - Vol. 8, № 1.
  5. Schofield A., Wroth P. Critical State Soil Mechanics. 1968.
  6. Алехин А.Н., Алехин А.А. Эффективный метод определения параметров нелинейной модели грунта из полевых испытаний // Construction and Geotechnics. - 2017. - Т. 8, № 4. - C. 54-63. doi: 10.15593/2224-9826/2017.4.06
  7. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и подземных сооружений в условиях плотной застройки). - СПб.: Стройиздат Северо-Запад, Группа компаний "Геореконструкция", 2010. - 551 с.
  8. Brinkgreve R.B.J., Engin E., Swolfs W.M. Plaxis 3D. Руководство пользователя. - СПб.: НИП-Информатика, 2011.
  9. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. - М.: Недра, 1987. - 221 с.
  10. Effects of sample disturbance and consolidation procedures on measured shear strength of soft marine Norwegian clays / T. Lunne, T. Berre, K.H. Andersen, S. Strandvik, M. Sjursen // Canadian Geotechnical Journal. - 2007. - № 43 (7). - P. 726-750. doi: 10.1139/t06-040
  11. Schanz T., Vermeer P. and Bonnier P. The hardening soil model: Formulation and verification // Proceedings of the Plaxis Symposium. Beyond 2000 in Computational Geotechnics. Rotterdam: Balkema, 1999. - P. 281-290.
  12. Rowe P.W. The stress-diiatancy relation for static equilibrium of an assembly of particles in contact // Proceeding of the Royal Society of Londan. Series A. - 1962. - Vol. 269. - P. 500-527.
  13. Sсhanz T., Vermeer P.A. Angles of friction and dilatancy of sand // Geotechnique. - 1996. - Vol. 46, No. 1. - P. 145-151.
  14. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса. - Пенза: Пенз. гос. ун-т строительства и архитектуры, 2008.
  15. Bolton M.D. The strength and dilatancy of sands // Geotechnique. - 1986. - Vol. 36, № 1. - P. 65-78.
  16. Шарафутдинов Р.Ф., Исаев О.Н., Морозов В.С. Экспериментальные исследования дилатансии несвязных грунтов в условиях трехосного сжатия // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2020. - № 6. - С. 19-24.
  17. Atkinson J.H., Sallfors G. Experimental determination of soil properties // Proceedings of the 10th ECSMFE, Florence. - 1991. - Vol. 3. - P. 915-956.
  18. Mair R.J. Unwin memorial lecture 1992. Developments in geotechnical engineering research: application to tunnels and deep excavation // Proceedings of the ICE - Civil Engineering. - 1993. - № 97 (1). - P. 27-41. doi: 10.1680/icien.1993.22378
  19. Gordon T.C. Kung. Equipment and testing procedures for small strain triaxial tests // Journal of the Chinese Institute of Engineers. - 2007. - № 30: 4. - P. 579-591. doi: 10.1080/02533839.2007.9671287
  20. Santagata M.C. Factors affecting the initial stiffness and stiffness degradation of cohesive soils: Ph.D. Dissertation. - Cambridge, MA, USA: MIT Department of Civil and Environment Engineering, 1998.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 135

PDF (Russian) - 288

Ссылки

  • Ссылки не определены.

© Шарафутдинов Р.Ф., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах